Omregning fra Elektronvolt til Terajoule

Information om Elektronvolt (eV)

Elektronvolten er en energienhed, der svarer til det arbejde, der udføres på en enkelt elektron, når den passerer en potentialforskel på én volt. Symbolet er eV. Siden SI-omdefineringen i 2019 har den en nøjagtig værdi, 1,602176634 gange ti opløftet til minus nitten joule, fordi elementarladningen nu er en defineret konstant.

Den findes, fordi joulen er håbløst stor for atomernes verden. En enkelt synlig foton bærer mellem cirka 1,6 og 3,3 elektronvolt, og at udtrykke det i joule kræver nitten indledende nuller. At regne i elektronvolt lader en fysiker angive energien i en kemisk binding, en atomar overgang eller et subatomart sammenstød som et tal mellem et og nogle få, hvilket er, hvad en enhed skal gøre.

Skalaen ordner hele fagområder. Kemien bor ved nogle få elektronvolt, energien i bindinger og i de synlige og ultraviolette fotoner, der bryder dem. Røntgenstråling optager kiloelektronvolt. Kernefysikken arbejder i megaelektronvolt, bindingsenergiernes og det radioaktive henfalds skala. Partikelfysikken bruger gigaelektronvolt, hvor protonens hvilemasse er 0,938, og teraelektronvolt ved den store hadronkollider, hvis protoner hver bærer 6,8.

Masse angives i samme enhed gennem masse-energi-relationen. En partikels hvilemasse gives i elektronvolt divideret med lysets hastighed i anden, og fysikere udelader rutinemæssigt nævneren og siger ganske enkelt, at elektronen er 511 kiloelektronvolt. Higgsbosonen er 125 gigaelektronvolt efter samme konvention.

Halvlederteknikken afhænger af den. Det båndgab, der afgør, hvordan et materiale opfører sig elektrisk og optisk, er en energi i elektronvolt: omkring 1,1 for silicium, 3,4 for galliumnitrid, og dette ene tal afgør, om en komponent bliver en solcelle, en transistor eller en blå lysdiode.

Astronomien arver konventionen for højenergetiske fotoner, så gammateleskoper melder deres iagttagelser i gigaelektronvolt og teraelektronvolt i stedet for i bølgelængder.

Partikelacceleratorer bærer navn efter de energier, de når, hvilket er grunden til, at deres navne følger præfikserne. Cockcroft og Waltons maskine, der først spaltede en atomkerne i 1932, arbejdede ved nogle hundrede kiloelektronvolt; Bevatronen i halvtredserne nåede milliarder og fandt antiprotonen; og den store hadronkollider fører protoner til 6,8 teraelektronvolt hver. Den kosmiske stråling sætter alt dette i perspektiv ved at ankomme med energier op til 10 opløftet til tyve elektronvolt, titals millioner gange mere end nogen maskine kan frembringe, om end kun en håndfuld sådanne partikler rammer Jorden på et århundrede pr. kvadratkilometer.

Én elektronvolt svarer til cirka 1,602 gange ti opløftet til minus nitten joule eller omtrent 3,83 gange ti opløftet til minus tyve kalorier.

Information om Terajoule (TJ)

Terajoulen er en energienhed, der svarer til tusind gigajoule, altså 1 000 000 000 000 joule. Symbolet er TJ. Det er den enhed, hvori lande bogfører deres energi, og den optræder langt oftere i offentlig statistik end i noget teknisk katalog, fordi den er skåret til en bys årsforbrug og ikke til en maskines.

Den internationale energibogføring kører på den. Det Internationale Energiagentur udgiver nationale energibalancer i terajoule, og de drivhusgasopgørelser, der indsendes under De Forenede Nationers klimaramme, opgør brændselsforbruget i samme enhed. Emissionsfaktorerne er angivet i samme ånd: at brænde én terajoule naturgas frigiver omkring 56 ton kuldioxid, dieselolie omkring 74 og stenkul omkring 95, hvilket gør ethvert energital direkte til et udledningstal.

Produktionen beskrives også her. En vindmølle på tre megawatt med en realistisk kapacitetsfaktor giver cirka 33 terajoule på et år. En enkelt last flydende naturgas i et stort skib rummer næsten 3800 terajoule, og derfor kan én leverance dække ugers gasbehov i et lille land. Batterier i netskala måles derimod stadig i brøkdele af en terajoule.

Ødelæggende energi når også skalaen. Et kiloton TNT er præcis 4,184 terajoule, så bomben over Hiroshima frigav omkring 63 terajoule. Et jordskælv af styrke fem udstråler cirka to terajoule seismisk energi, og hvert helt trin på skalaen ganger det med omkring toogtredive, hvilket er grunden til, at en hændelse af styrke syv er tusind gange så stor som en af styrke fem.

Enheden markerer desuden en grænse for, hvordan energi drøftes. Under den hører størrelserne til bygninger, køretøjer og apparater, og striden gælder virkningsgrader. Ved den og over den hører de til politikken: brændselsimport, støtteordninger, udledningsmål og netplanlægning. Det er den samme fysik, der måles, men terajoulen er dér, hvor samtalen holder op med at være teknisk og bliver politisk.

Over terajoulen fortsætter stigen med petajoulen, der bruges om hele nationale sektorer, og exajoulen, der bruges om verdenssummer: det globale forbrug af primær energi ligger på godt 600 exajoule om året. At læse den stige nedad igen er et spørgsmål om at flytte kommaet tre pladser ad gangen.

Én terajoule svarer til 1 000 000 000 000 joule, cirka 277,8 megawatt-timer eller omkring 239 gigakalorier.